專利名稱：磁環(huán)式地震檢波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及地震檢波器，具體地是一種速度型動(dòng)圈式磁環(huán)式地震檢波器。
它是一種將大地震動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)電耦合轉(zhuǎn)換裝置。在地震勘探中，它以最大的逼真度產(chǎn)生與地震波相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。
目前，世界地震勘探正向高分辨率發(fā)展，要求檢波器向高精度、寬頻帶方向發(fā)展，即超級(jí)檢波器。
超級(jí)檢波器與普通檢波器相比，具有更寬的動(dòng)態(tài)范圍，更小的失真度(高保真度)，以及更高精度的參數(shù)一致性。
通常人們認(rèn)為彈簧片是造成檢波器諧波失真的原因。我們?cè)鴮ｉT設(shè)計(jì)了幾種彈簧片，盡最大能力保證彈簧片的線性一致性，并具備高假頻的優(yōu)良特性，在降低諧波失真方面也取得了一定的成效，但并不能徹底解決檢波器的諧波失真。
根據(jù)我們的研究，認(rèn)為以往的檢波器，線圈通過(guò)不均勻磁場(chǎng)是產(chǎn)生諧波失真的原因之一。從檢波器的工作原理可知，在恒定的磁場(chǎng)中，當(dāng)振動(dòng)速度一定時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)正比于氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度和氣隙中繞線的總長(zhǎng)度。
本實(shí)用新型的一個(gè)目的和特點(diǎn)是利用環(huán)形永磁體，給檢波器提供一個(gè)更高的磁感應(yīng)強(qiáng)度，以建立高強(qiáng)均勻磁場(chǎng)，提高檢波器的靈敏度和更低的失真度，使得檢波器能產(chǎn)生一個(gè)高分辨率的高保真度輸出信號(hào)。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的和特點(diǎn)，環(huán)形永磁體的材料是釹鐵硼。其內(nèi)側(cè)為一個(gè)極，外側(cè)為一個(gè)極，磁力線在環(huán)的徑向呈輻射狀。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種磁環(huán)式地震檢波器，包括磁路體系和彈簧--質(zhì)量體系，其特征在于磁路體系由環(huán)形永磁鐵和純鐵制成的外殼、內(nèi)環(huán)磁極、頂蓋、底蓋組成，裝置于外殼內(nèi)壁的環(huán)形永磁鐵的內(nèi)環(huán)面和裝置于中心的內(nèi)環(huán)磁極的外環(huán)面間有間隔適當(dāng)距離的環(huán)形空隙，環(huán)形永磁鐵由上、下隔離墊支承，內(nèi)環(huán)磁極由頂蓋和底蓋支承，環(huán)形永磁鐵的內(nèi)、外環(huán)面為不同磁極，磁力線在環(huán)的徑向呈輻射狀；彈簧--質(zhì)量體系包括對(duì)橫向振動(dòng)干擾有強(qiáng)抑制能力的彈簧片，線架和裝在線架上的繞線，該線架置放于環(huán)形永磁鐵和內(nèi)環(huán)磁極環(huán)面之間的環(huán)形空隙中，懸掛于上、下彈簧片上，該上、下彈簧片夾持于內(nèi)環(huán)磁極與頂蓋、底蓋的端平面之間，線架上的繞線經(jīng)接線柱從頂蓋的絕緣子中引出；所述磁路體系、彈簧--質(zhì)量體系裝在由外殼、頂蓋、底蓋所構(gòu)成的用密封圈封閉的內(nèi)腔中。
本實(shí)用新型有以下積極有益的效果這種檢波器包括一個(gè)對(duì)橫向振動(dòng)干擾有強(qiáng)抑制能力的彈簧片、線圈和線架組成的彈簧--質(zhì)量體系。該體系置于由環(huán)形永磁體、內(nèi)環(huán)磁極、鐵外殼、鐵頂蓋和鐵底蓋組成的磁路的工作氣隙中，當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)時(shí)，固定于地面的檢波器隨之運(yùn)動(dòng)，檢波器中的彈簧--質(zhì)量體系在磁場(chǎng)中產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在線圈繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，由引線簧焊接輸出，同時(shí)在線架中感應(yīng)了渦電流，此渦電流產(chǎn)生一個(gè)與運(yùn)動(dòng)相反的阻尼力，即電磁阻尼，使彈簧--質(zhì)量體系做標(biāo)準(zhǔn)的阻尼振動(dòng)。
檢波器的感生電動(dòng)勢(shì)U與地震波的速度V成正比。因此，這種速度型的檢波器根據(jù)在震波動(dòng)的狀態(tài)，就可以反映地質(zhì)構(gòu)造的層位狀況。
本實(shí)用新型的特征是檢波器內(nèi)工作氣隙場(chǎng)是由環(huán)形永磁體產(chǎn)生，該磁環(huán)的內(nèi)側(cè)為一個(gè)極，外側(cè)為一個(gè)極，磁力線在環(huán)向徑向呈輻射狀。本實(shí)用新型的另一特征是檢波器內(nèi)工作氣隙場(chǎng)具有高強(qiáng)度均勻磁場(chǎng)，線圈在該磁場(chǎng)內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生低失真的輸出電壓信號(hào)，從而可以提高地震勘探的精度的分辨率。
現(xiàn)以較佳實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型工藝制造的檢波器結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是本實(shí)用新型使用的彈簧片的一種實(shí)施例附圖編號(hào)1．O型圈 2．頂蓋 201．下伸圓套202．盤邊環(huán)形凹部203．止口狀凸起 204．中心通孔205．密封蓋 3．接線柱4．隔離墊5．卡簧 6．彈簧片7．線架8．內(nèi)環(huán)磁極 801．上凸臺(tái) 802．下凸臺(tái)9．環(huán)形永磁鐵10．外殼 101．殼體向內(nèi)凸出的凸環(huán)11．彈簧片 12．卡簧 13．隔離墊14．底蓋 141．上伸圓套142．盤邊環(huán)形凹部143．上端軸頸144．中心通孔145．密封蓋15．位于外環(huán)磁鐵與內(nèi)極磁鐵之間的環(huán)形空間16．線圈 17.O型密封圈請(qǐng)參照?qǐng)D1圖2，本實(shí)用新型的磁環(huán)式地震檢波器，包括磁路體系和彈簧--質(zhì)量體系，其結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照?qǐng)D1圖2，磁路體系由外環(huán)磁鐵9、內(nèi)環(huán)磁極8，以及外殼10、頂蓋2、底蓋14組成外殼10呈空心圓套形，其內(nèi)孔中部有向內(nèi)突出的高度適當(dāng)?shù)耐弓h(huán)101，該凸環(huán)101上部的外環(huán)磁鐵10的內(nèi)孔中裝有隔離墊4，該隔離墊4呈空心圓柱形，在凸環(huán)101下部的外環(huán)磁鐵10的內(nèi)孔中裝有隔離墊13，該隔離墊呈有階梯孔的圓柱形且大階孔朝上；內(nèi)環(huán)磁極9呈空心圓套形，裝于凸環(huán)101的內(nèi)孔且與凸環(huán)101等高，其上、下分別由隔離墊4和13的環(huán)邊定位；內(nèi)環(huán)磁極8為有上、下凸臺(tái)801、802的圓柱體，安裝于環(huán)形永磁鐵9的內(nèi)部，其高度與外環(huán)磁鐵9等高，其外徑與磁鐵9的內(nèi)徑間保持一定間隙而構(gòu)成環(huán)形空間15；上蓋2為有下伸圓套201的圓盤形，其盤邊上沿有安裝密封圈1的環(huán)形凹部202，其下伸圓套201端部有止口狀的凸起203與內(nèi)環(huán)磁極801的凹部相配，該圓套中心有通孔204，通孔頂部的凹部裝有密封蓋205，所述上蓋2裝于外殼的上部?jī)?nèi)孔中，其盤邊與隔離墊4相接，由外殼10頂部的內(nèi)縮折邊加裝密封圈1將上蓋2緊固；下蓋14為有上伸圓套141的圓盤形，其盤邊下沿有安裝密封圈16的環(huán)形凹部142，其上伸圓套141的外圓呈階梯軸形，其上端較細(xì)軸頸143與內(nèi)環(huán)磁極8的內(nèi)孔相配，該圓套中心有通孔144，通孔底部的凹部裝有密封蓋145，所述下蓋14裝于外殼10的下部?jī)?nèi)孔中，其盤邊與隔離墊13相接，由外殼10頂部的內(nèi)縮折邊加裝密封圈17將下蓋14緊固；在內(nèi)環(huán)磁極8的上凸臺(tái)801的頂面與上蓋止口203的階面之間裝有彈簧片5，在下凸臺(tái)802的底面與下蓋階梯軸143的階面之間裝彈簧片12，所述彈簧片5、12是由均勻的薄彈性材料制成的三支點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，由“弓形”臂連接著內(nèi)、外環(huán)；在上彈簧片6的上端和下彈簧片11的下端分別裝有卡簧5和12，用于彈簧片的定位；彈簧--質(zhì)量體系的線架7為空心圓環(huán)狀，由彈簧片6、11懸掛于環(huán)形永磁鐵9與內(nèi)環(huán)磁極8之間的環(huán)狀空間15中；線架7為空心圓環(huán)狀，由彈簧片5、12懸掛于環(huán)形永磁鐵9與內(nèi)環(huán)磁極8之間的環(huán)狀空間15中；在線架7的對(duì)著外環(huán)磁鐵9的內(nèi)凹線槽中纏繞著繞線17，繞線的兩個(gè)線頭分別連接于線架上的兩個(gè)接線柱3，該接線柱3通過(guò)頂蓋2上的絕緣子與外傳感器連接。
所述內(nèi)、外環(huán)磁鐵用稀土材料制成；所述內(nèi)外環(huán)磁鐵用釹鐵硼材料制成；在所述用稀土材料制成的內(nèi)外環(huán)磁鐵的外層鍍有鋅/鎳層；所述檢波器的徑向尺寸在φ10--φ100mm之間，軸間尺寸在10-100mm之間。
所述線架7的繞線槽高度與環(huán)形永磁鐵9的高度相同且互相對(duì)正。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖1中的檢波器包括一個(gè)磁路和一個(gè)電路體系。磁路體系是由外環(huán)磁鐵9、內(nèi)環(huán)磁極8、外殼10、頂蓋2和底蓋14組成。在磁環(huán)和鐵芯之間的工作氣隙中產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。線架7上的線圈(彈簧--質(zhì)量體系)置于均勻磁場(chǎng)的氣隙中，線圈被上下兩個(gè)彈簧片5、12懸掛于該環(huán)形空間，當(dāng)檢波器接受地震能量時(shí)，線圈架在磁場(chǎng)中發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)與運(yùn)動(dòng)速度成正比的電壓信號(hào)。
電路體系是將線架上的兩個(gè)線頭分別焊到各自的兩個(gè)接線柱3上。然后用兩個(gè)引線簧將線架上的兩個(gè)接線柱和純鐵頂蓋上的兩個(gè)絕緣子，分別焊接構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部閉合電路。線架上的兩個(gè)接線柱，引線簧是由鍍銀青銅絲制成，外面鑲裝聚四氟乙烯絕緣層，頂蓋上的兩絕緣子是采用可伐絲與玻璃粉燒結(jié)成絕緣層形成的。因此，閉合電路中的零件，即使用金屬材料制作，也不會(huì)發(fā)生短路現(xiàn)象。
上、下彈簧片5、12均是由均勻的薄彈性材料制成的三支點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，由“弓形”臂連接著內(nèi)外環(huán)，材料通常用薄鈹青銅帶制作。它的幾何圖形設(shè)計(jì)訣竅，使檢波器低失真、高假頻、高壽命。其最佳設(shè)計(jì)方案已另案申請(qǐng)專利見圖3。
檢波器的外殼10、內(nèi)環(huán)磁極8、頂蓋2、底蓋14均由導(dǎo)磁的純鐵材料制造。“O”型圈1、17(橡膠密封件)將磁系、彈簧--質(zhì)量體系各部件封裝于外殼10和頂蓋2、底蓋14之內(nèi)，組成了完整的超級(jí)檢波器芯體。
本實(shí)用新型使用的永磁材料，具有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并產(chǎn)生足夠強(qiáng)的均勻磁場(chǎng)，從而在線圈上可以產(chǎn)生電壓輸出信號(hào)?？梢哉J(rèn)為，任何具有高矯頑力典型值大于4500奧斯特，剩磁大于7000高斯的磁性材料均可用做產(chǎn)生一個(gè)均勻磁場(chǎng)。稀土材料制的磁環(huán)性能很好，如釹鐵硼磁環(huán)。
線圈長(zhǎng)度也可以不與磁環(huán)高度相等。
盡管本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了引線簧式檢波器，但是，本實(shí)用新型同樣適用于接觸導(dǎo)電(轉(zhuǎn)芯)式檢波器。
權(quán)利要求1．一種磁環(huán)式地震檢波器，包括磁路體系和彈簧--質(zhì)量體系，其特征在于磁路體系由環(huán)形永磁鐵和純鐵制成的外殼、內(nèi)環(huán)磁極、頂蓋、底蓋組成，裝置于外殼內(nèi)壁的環(huán)形永磁鐵的內(nèi)環(huán)面和裝置于中心的內(nèi)環(huán)磁極的外環(huán)面間有間隔適當(dāng)距離的環(huán)形空隙，環(huán)形永磁鐵由上、下隔離墊支承，內(nèi)環(huán)磁極由頂蓋和底蓋支承，環(huán)形永磁鐵的內(nèi)、外環(huán)面為不同磁極，磁力線在環(huán)的徑向呈輻射狀；彈簧--質(zhì)量體系包括對(duì)橫向振動(dòng)干擾有強(qiáng)抑制能力的彈簧片，線架和裝在線架上的繞線，該線架置放于環(huán)形永磁鐵和內(nèi)環(huán)磁極環(huán)面之間的環(huán)形空隙中，懸掛于上、下彈簧片上，該上、下彈簧片夾持于內(nèi)環(huán)磁極與頂蓋、底蓋的端平面之間，線架上的繞線經(jīng)接線柱從頂蓋的絕緣子中引出；所述磁路體系、彈簧--質(zhì)量體系裝在由外殼、頂蓋、底蓋所構(gòu)成的用密封圈封閉的內(nèi)腔中。
2．如權(quán)利要求1所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述磁路體系和彈簧--質(zhì)量體系的的一種結(jié)構(gòu)為磁路體系由環(huán)形永磁鐵(9)、內(nèi)環(huán)磁極(8)，以及外殼(10)、頂蓋(2)、底蓋(14)組成外殼(10)呈空心圓套形，其內(nèi)孔中部有向內(nèi)突出的高度適當(dāng)?shù)耐弓h(huán)(101)，該凸環(huán)(101)上部的外殼(10)的內(nèi)孔中裝有隔離墊(4)，該隔離墊(4)呈空心圓柱形，在凸環(huán)(101)下部的外殼(10)的內(nèi)孔中裝有隔離墊(13)，該隔離墊呈有階梯孔的圓柱形且大階孔朝上；環(huán)形永磁鐵(9)呈空心圓套形，裝于凸環(huán)(101)的內(nèi)孔且與凸環(huán)(101)等高，其上、下分別由隔離墊(4)和(13)的環(huán)邊定位；內(nèi)環(huán)磁極(8)為有上、下凸臺(tái)(801)、(802)的圓柱體，安裝于環(huán)形永磁鐵(9)的內(nèi)部，其高度與環(huán)形狀磁鐵(9)等高，其外環(huán)面與磁鐵(9)的內(nèi)環(huán)面之間保持一定間隙而構(gòu)成環(huán)形空間(15)；上蓋(2)為有下伸圓套(201)的圓盤形，其盤邊上沿有安裝密封圈(1)的環(huán)形凹部(202)，其下伸圓套(201)端部有止口狀的凸起(203)與內(nèi)環(huán)磁極(801)的凹部相配，該圓套中心有通孔(204)，通孔頂部的凹部裝有密封蓋(205)，所述上蓋(2)裝于外殼的上部?jī)?nèi)孔中，其盤邊與隔離墊(4)相接，由外殼(10)頂部的內(nèi)縮折邊加裝密封圈(1)將上蓋(2)緊固；下蓋(14為)有上伸圓套(141)的圓盤形，其盤邊下沿有安裝密封圈(16)的環(huán)形凹部(142)，其上伸圓套(141)的外圓呈階梯軸形，其上端較細(xì)軸頸(143)與內(nèi)環(huán)磁極(8)的內(nèi)孔相配，該圓套中心有通孔(144)，通孔底部的凹部裝有密封蓋(145)，所述下蓋(14)裝于外殼(10)的下部?jī)?nèi)孔中，其盤邊與隔離墊(13)相接，由外殼(10)頂部的內(nèi)縮折邊加裝密封圈(17)將下蓋(14)緊固；在內(nèi)環(huán)磁極(8)的上凸臺(tái)(801)的頂面與上蓋止口(203)的階面之間裝有彈簧片(6)，在下凸臺(tái)(802)的底面與下蓋階梯軸(143)的階面之間裝彈簧片(11)，所述彈簧片(6)、(11)是由均勻的薄彈性材料制成的三支點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，由“弓形”臂連接著內(nèi)、外環(huán)；在上彈簧片(6)的上端和下彈簧片(11)的下端分別裝有卡簧(5)和(12)用于彈簧片的定位；彈簧--質(zhì)量體系的線架(7)為空心圓環(huán)狀，由彈簧片(6)、(11)懸掛于環(huán)形永磁鐵(9)與內(nèi)環(huán)磁極(8)之間的環(huán)狀空間(15)中；在線架(7)的對(duì)正環(huán)形永磁鐵(9)的內(nèi)凹線槽中纏繞著繞線(17)，繞線的兩個(gè)線頭分別連接于線架上的兩個(gè)接線柱(3)，該接線柱(3)通過(guò)頂蓋(2)上的絕緣子作為信號(hào)輸出端。
3．如權(quán)利要求1所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述內(nèi)、外環(huán)形永磁鐵用稀土材料制成；
4．如權(quán)利要求2所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述內(nèi)、外環(huán)形永磁鐵用釹鐵硼材料制成；
5．如權(quán)利要求2所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于在所述用稀土材料制成的環(huán)形永磁鐵的外層鍍有鋅/鎳層；
6．如權(quán)利要求2所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述檢波器的徑向尺寸在φ10--φ100mm之間，軸間尺寸在10-100mm之間。
7．如權(quán)利要求1所述的磁環(huán)式地震檢波器，其特征在于所述線架(7)的繞線槽高度與環(huán)形永磁鐵(9)的高度相同且互相對(duì)正。
專利摘要一種磁環(huán)式地震檢波器,其芯體的環(huán)形永磁鐵和內(nèi)環(huán)磁極于其內(nèi),外環(huán)面間有環(huán)形空間,由彈簧片、線圈架、線圈繞組構(gòu)成的彈簧—質(zhì)量體系置放于該空間內(nèi),由頂蓋、底蓋、“0”型圈將磁系和彈簧—質(zhì)量體系封裝于外殼內(nèi);本實(shí)用新型的特征是檢波器內(nèi)的工作氣隙場(chǎng)由環(huán)形永磁體產(chǎn)生,該磁環(huán)的內(nèi)外側(cè)為不同磁極,磁力線在環(huán)的徑向呈輻射狀,另一特征是該氣隙場(chǎng)具有高強(qiáng)度均勻磁場(chǎng),線圈在磁場(chǎng)內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生低失真的輸出電壓信號(hào),提高地震勘探的精度和分辨率。
文檔編號(hào)G01V1/16GK2317485SQ97231109
公開日1999年5月5日 申請(qǐng)日期1997年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月29日
發(fā)明者李淑清, 唐東林, 黃登貴, 趙潤(rùn)修 申請(qǐng)人:石油地球物理勘探局儀器總廠